LA TECNOLOGIA DELL’IDROGENO
Uno sguardo al futuro
Il Giappone punta a raggiungere l’obiettivo strategico di diventare la prima ‘società a idrogeno’ al mondo. Si propone, infatti, di sfruttare questo vettore in modo trasversale e integrato, dai trasporti alla produzione di energia, al riscaldamento.
Il piano coinvolge anche le principali aziende nazionali. Non a caso, il 14 ottobre 2021 Toyota Motor e altre otto compagnie hanno annunciato che entro dicembre formeranno una nuova rete nazionale allo scopo di promuovere la creazione di filiere dell’idrogeno (e quindi accelerare l’emergere di uno specifico settore di mercato) e alleanze globali.
Punto chiave per la riuscita della strategia è l’abbattimento dei costi.
Attualmente i prezzi al dettaglio battono sui 100 yen/Nm3 (circa 80 centesimi di euro). La strategia nazionale giapponese per l’idrogeno punta a scendere fino a 30 yen/Nm3 al 2030 (0,24 euro), e a 20 yen/Nm3 (16 centesimi) nel lungo periodo.
Già nel breve-medio periodo, suggeriscono però gli analisti, il successo del piano giapponese si potrà misurare con un singolo indicatore, ossia l’adozione (o meno) dell’idrogeno a livello commerciale nella produzione di energia. Questo perché le centrali ne dovrebbero consumare quantità ingenti. Lo slittamento del comparto verso l’idrogeno potrebbe quindi accelerare la diffusione dell’idrogeno anche in altri settori.
Si tratta innanzitutto del combustibile del futuro per i trasporti pesanti: autoarticolati, autobus e treni a unità multiple.
Dando uno sguardo al resto del mondo, per gli autoarticolati pioniera nel settore è la Federazione Svizzera, che ha già un accordo commerciale con la coreana Hyundai per la fornitura di 1.000 camion a idrogeno. Mediante celle a combustibile installate sui camion, l’idrogeno viene convertito in energia elettrica per i motori di trazione e il risultato della reazione produce vapore acqueo che viene disperso nell’aria.
Per i treni a idrogeno, la prima nazione a firmare accordi commerciali è stata la Germania (dove si trova anche la prima stazione di rifornimento per treni a idrogeno), seguita da Regno Unito, Polonia, Francia e Italia.
Sarà italiana, invece, la prima nave da crociera al mondo alimentata a idrogeno.
Per gli autobus primeggia Londra, ma anche l’Italia si difende bene a Bolzano, con dodici autobus a idrogeno e relative stazioni di rifornimento. Anche la città di Genova, peraltro, è intenzionata in un prossimo futuro a investire nel settore per le tratte extraurbane. Altri autobus a idrogeno sono sparsi un po’ dappertutto in Europa mentre in molte città europee sono in servizio da alcuni anni autobus elettrici tra i quali quelli prodotti dalla cinese BYD (Build Your Dream, costruisci il tuo sogno), acronimo di grande impatto emotivo. Parigi ha scelto per la mobilità cittadina autobus elettrici prodotti a Torino dalla IVECO.
Nel campo automobilistico l’utilizzo dell’idrogeno è tutt’ora ritenuto troppo costoso, ma esistono da anni automobili con propulsione a idrogeno prodotte annualmente su piccola scala, nell’ordine di poche migliaia di unità a livello mondiale.
Gli sviluppi più recenti della tecnologia per l’approvvigionamento vedono l’utilizzo di apposite tubazioni in materiale plastico anticorrosione e a basso costo prodotte da società leader nel settore, per il trasporto dell’idrogeno dalle stazioni eoliche poste in mare aperto fin sulla terraferma oppure fino ad appositi terminal presso i quali le navi, opportunamente attrezzate, possono trasportarlo, comprimendolo in serbatoi a bassissima temperatura.
Le moderne stazioni eoliche, dotate di turbine a vento con grandi pale, sono in grado dapprima di procedere a un processo di dissalazione e poi di effettuare la vera e propria elettrolisi dell’acqua così ottenuta separando tra loro l’idrogeno dall’ossigeno. L’idrogeno viene convogliato in apposite tubazioni mentre l’ossigeno viene liberato nell’aria.
Questo processo è sensibilmente diverso da quello dei parchi eolici tradizionali, nei quali le singole turbine eoliche sono collegate mediante cavi elettrici subacquei alla terraferma; permette, infatti, l’accumulo di energia adatta a essere utilizzata in tempi successivi alla produzione, anche se il processo di liquefazione e successiva rigassificazione dell’idrogeno presenta perdite prossime al 20%.
Si parla di idrogeno verde quando, per la sua produzione, l’energia elettrica utilizzata nell’elettrolisi dell’acqua proviene o da centrali eoliche o da pannelli fotovoltaici. Il vento e il sole costituiscono in tal caso le energie rinnovabili utilizzate.
L’idrogeno verde è fondamentale per i propositi di transizione energetica. Non a caso la Commissione di Bruxelles ha individuato nell’idrogeno prodotto con fonti rinnovabili un vettore energetico ideale per raggiungere l’obiettivo emissioni nette zero (climate neutrality) di gas serra entro il 2050.
Che sia verde, blu o grigio, l’idrogeno, però, va trasportato.
Ci sono diverse modalità per farlo.
La soluzione più semplice ora è quella di riempire grosse bombole o cisterne e portarle a destinazione su gomma, su rotaia oppure via mare. Per questa soluzione l’idrogeno richiede alte pressioni e, quindi, elevati costi di compressione. Ma, siccome l’idrogeno si presenta nella sua forma naturale come un gas, il suo trasporto può avvenire anche tramite condotte, a basse pressioni. La rete di idrogenodotti è in continua espansione in tutto il mondo. Attualmente si contano 1.500 km di idrogenodotti in Europa e 900 km negli Stati Uniti.
Ancora, i porti appartenenti alla rete di trasporto trans-europea TEN-T dovranno dotarsi entro il 2025 di punti di rifornimento di gas naturale liquefatto GNL.
Il GNL, o LNG secondo l’acronimo inglese, viene utilizzato in quanto meno inquinante rispetto al gasolio per l’assenza di particolato dalle sue emissioni ed è il mezzo per la transazione energetica. Viene utilizzato dalle navi, dagli autoarticolati e dagli autobus ed è trasportato via mare da apposite navi.
Il cold ironing permette di fornire la potenza necessaria a garantire il funzionamento dei principali carichi della nave (dalle luci al sistema di refrigerazione) durante i periodi di sosta nei porti, permettendo in tali frangenti lo spegnimento dei motori ausiliari della nave, con una importante riduzione dell’inquinamento ambientale nei porti.
Quanto al parco automobilistico, l’attualità evidenzia come purtroppo le automobili elettriche pure e le automobili diesel con motore Euro 6/d rimangano molto costose. Un po’ meno lo sono le ibride plug-in, ma per una famiglia europea appartenente al c.d. ceto medio, sensibilmente impoverita dalla crisi economica degli ultimi dieci anni, l’auto rimane un costo importante.
Residuano le autovetture con alimentazione bifuel, GPL e benzina.
A porre qualche correttivo giovano gli sconti rottamazione e, per l’acquisto di automobili elettriche, i contributi statali (per auto il cui costo non sia superiore ai 45.000 euro), andando ad incidere di almeno il 25% sul costo iniziale.
Favorire l’affermazione delle nuove tecnologie, rimpiazzando i tradizionali combustibili derivati del petrolio con energia elettrica prodotta mediante fonti rinnovabili, consente di ridurre i costi, guadagnare autonomia rispetto ai Mercati esteri e ottenere rilevanti vantaggi in punto di sostenibilità ambientale.
Questo a muovere il Giappone nella realizzazione del nuovo progetto.
Ciò senza contare che la tecnologia dell’idrogeno è utile anche nell’eliminare le emissioni nocive e inquinanti dalle acciaierie.
Per le automobili elettriche le previsioni fatte dalle grandi Aziende produttrici di batterie sono di riuscire a sostituire le attuali batterie al litio, con elettrolita liquido, con altri modelli più performanti aventi elettrolita solido.
Va comunque detto che nonostante i forti investimenti, le problematiche inerenti l’applicazione della tecnologia delle batterie a elettrolita lasciano sperare nello scenario più ottimistico in una reale disponibilità nel 2025, mentre sembra più realistico sperare di poterne fruire nel 2030. Con tali tecnologie si vorrebbe fornire alle automobili elettriche una autonomia di 1.000 km circa con una ricarica rapida tra gli 8 ed i 16 minuti.
FONTI
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https://www.rinnohttps://strohm.eu/#vabili.it/energia/idrogeno/idrogeno-eolico-elettrolizzatori-integrati-turbine-offshore/
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https://www.swissinfo.ch/ita/mobilit%C3%A0_mille-camion-a-idrogeno-sulle-strade-della-svizzera/44419746
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https://www.hdmotori.it/hyundai/speciali/n544040/hyundai-camion-xcient-fuel-cell-15-milioni-km/
https://www.touringclub.it/notizie-di-viaggio/in-germania-il-primo-treno-al-mondo-a-idrogeno/immagine/4/l-interno-del-treno-alstom-coradia-ilint-alimentato-a-idrogeno
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https://www.ferpress.it/coradia-ilint-alstom-presenta-il-primo-treno-passeggeri-a-idrogeno-in-polonia/
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https://www.lifegate.it/hydrogen-valley-quali-sono-i-progetti-in-italia
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Rampini: il lancio dell’E80 ad idrogeno previsto per primavera 2022. L’8 metri sarà rinnovato
https://www.conferenzagnl.com/2019/02/hapag-lloyd-conversione-gnl-portacontainer-prima-mondiale/
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https://www.msccrociere.it/crociere/navi-da-crociera/msc-world-europa
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https://www.ilsole24ore.com/art/camion-e-autobus-scoprono-vantaggi-gas-liquefatto-AC4USMs
https://www.ilsole24ore.com/art/recovery-plan-navi-crociera-portacontainer-ecco-dettaglio-misure-elettrificare-porti-AEV63nt
https://www.ilsole24ore.com/art/toyota-investe-14-miliardi-batterie-AEgKhsk
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https://www.rinnovabili.it/mobilita/veicoli-ecologici/toyota-auto-elettrica-idrogeno/
https://www.repubblica.it/economia/2021/11/30/news/stellantis_accordo_con_factorial_energy_per_lo_sviluppo_di_batterie_allo_stato_solido-328394141/